Elektromagnetyzm

Jeden dodatni ładunek źródłowy

Jeden dodatni ładunek źródłowy wytwarza promieniste linie pola i pole elektryczne o odwrotności kwadratu.

Jeden dodatni ładunek źródłowy — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Jeden dodatni ładunek źródłowy wytwarza promieniste linie pola i pole elektryczne o odwrotności kwadratu. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Prawo Coulomba

Obserwuj promieniste linie pola i siatkę strzałek E rozchodzące się od ładunku dodatniego.

Izolowany ładunek punktowy wytwarza radialne pole elektryczne E = kq/r² opadające z odwrotnym kwadratem odległości. Linie pola promieniują na zewnątrz od ładunków + i do środka ku ładunkom −. Naciśnij Odtwórz, by zobaczyć pulsowanie siatki strzałek E; przesuwaj ładunek próbny i odczytuj |E| oraz V w panelu właściwości. Odpychanie Coulomba i budowa atomu wszystko startują z tego wzorca.

• F = kq₁q₂/r²
• E = kq/r²

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Pojedynczy ładunek punktowy siedzi sam w przestrzeni. Jeśli odsuniesz punkt próbny dwa razy dalej, o ile spadnie natężenie pola elektrycznego?

Prognozy do rozważenia

• Pole spada do 1/4 — maleje z kwadratem odległości.
• Pole spada do 1/2 — maleje liniowo z odległością.
• Pole pozostaje takie same niezależnie od odległości.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Odległość r (m)

Co mierzysz:

• Potencjał V (V)
• Natężenie pola E (N/C)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset single-charge i naciśnij Reset. Ładunek źródłowy jest ustalony: q = 5 nC.
2. Włącz odczyt natężenia pola w punkcie próbnym.
3. Ustaw odległość punktu próbnego od ładunku dla każdej próby i zapisz natężenie pola.

Równanie rządzące

Prawo Coulomba — E = k·q/r²

Ładunek punktowy tworzy radialne pole elektryczne opadające z kwadratem odległości: E = kq/r², gdzie k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². Siła na ładunek próbny to F = qE.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz E = kq/r², używając k = 8.99×10⁹ N·m²/C²; q = 5 nC. Porównaj z tabelą.
• Prawem odwrotności kwadratu wyjaśnij, dlaczego podwojenie odległości czterokrotnie zmniejsza natężenie, a nie dwukrotnie.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Twoja kolumna potencjału (V = kq/r) opada łagodniej niż pole (1/r zamiast 1/r²). Wyjaśnij, dlaczego potencjał i pole mają różną zależność od odległości, choć oba pochodzą od tego samego ładunku źródłowego.
• Prawo Coulomba E = kq/r² ma dokładnie tę samą formę matematyczną co newtonowskie pole grawitacyjne g = GM/r². Dlaczego dwie zupełnie różne siły (elektryczna i grawitacyjna) mogłyby dzielić tę strukturę odwrotnego kwadratu?

• AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 8: Electric Charges, Fields, and Gauss's Law
• IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
• General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
• NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
• Middle School Physical Science — Electric and magnetic force strength
• Middle School Physical Science — Fields without contact

1. Witamy w pojedynczym ładunku
2. Zaznacz ładunek
3. Naciśnij Play
4. Siła między ładunkami
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Prawo Coulomba